DE69920251T2

DE69920251T2 - Lichtverstärkendes glas, lichtverstärkendes mediumund harzbeschichtetes lichtverstärkendes medium

Info

Publication number: DE69920251T2
Application number: DE69920251T
Authority: DE
Inventors: Naoki Yokohama-shi SUGIMOTO; Yutaka Yokohama-shi KUROIWA; Setsuro Yokohama-shi ITO; Setsuhisa Kyoto-shi TANABE; Teiichi Kawanishi-shi HANADA
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: EP1127858A4; CA2348615A1; EP1127858A1; WO2000023392A1; CA2348615C; DE69920251D1; US6620748B1; KR20010080253A; KR100646149B1; EP1127858B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches, verstärkendes Glas, ein optisches, verstärkendes Medium und ein harzbeschichtetes optisches, verstärkendes Medium. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches, verstärkendes Glas, ein optisches, verstärkendes Medium und ein harzbeschichtetes optisches, verstärkendes Medium, die in einem breiten Band für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm verstärkend wirken können.
Zur Anwendung eines optischen Verstärkers in einem optischen Kommunikationssystem wurde ein optisches, verstärkendes Medium (wie z.B. eine optische, verstärkende Faser oder ein optischer, verstärkender Wellenleiter) entwickelt, das eine Glasumhüllung und einen Glaskern umfasst, der mit einem Seltenerdelement dotiert ist. Insbesondere wird gegenwärtig ein optisches, verstärkendes Medium entwickelt, bei dem das vorstehend genannte Seltenerdelement Er (Erbium) ist.
Andererseits wurde, um mit den mannigfaltigen Kommunikationsdienstleistungen Schritt halten zu können, die in der Zukunft erwartet werden, ein optisches Wellenlängen-Multiplexsystem (WDM) vorgeschlagen, um die Übertragungskapazität zu erhöhen. Bei einem WDM nimmt die Übertragungskapazität mit steigender Anzahl der Wellenlängen-Multiplexkanäle zu. Demgemäß ist ein optisches, verstärkendes Medium erforderlich, das in einem breiten Band für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm verstärkend wirken kann.
Bei einer herkömmlichen Er-dotierten Glasfaser des Quarz-Typs ist die Wellenlängenbreite, für die für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm eine angemessene Verstärkung erreicht werden kann, schmal und liegt bei etwa 10 bis 30 nm. Folglich ist die Anzahl der Wellenlängen-Multiplexkanäle auf ein Niveau von 30 bis 40 Kanälen beschränkt.
Um eine größere Wellenlängenbreite zu erhalten, wurde ein optischer Verstärker vorgeschlagen, bei dem die optischen, verstärkenden Medien, die unterschiedliche Verstärkungsspektren aufweisen, in Reihe angeordnet sind, um eine Verstärkung über ein breites Band zu ermöglichen. Ein derartiger optischer Verstärker weist jedoch ein Problem dahingehend auf, dass die Struktur zur Komplexität neigt, oder dass in der Nähe des Zentrums des Wellenlängenbereichs ein Bereich vorliegt, bei dem keine Verstärkung möglich ist.
Ferner beschreibt die JP-A-8-110535 ein optisches, verstärkendes Medium, das einen Glaskern aus einem Er-dotierten Glas des Tellurit-Typs aufweist. Beispielsweise ist beschrieben, dass bei einer optischen, verstärkenden Glasfaser mit einem Glaskern, bei dem ein Glas mit 1000 ppm Er dotiert ist, das TeO₂ (75 Mol-%), ZnO (13 Mol-%), Na₂O (3 Mol-%), Bi₂O₃ (4 Mol-%) und P₂O₅ (3 Mol-%) umfasst, die Verstärkung auf einer Breite von 70 nm von 1530 nm bis 1600 nm gleichmäßig wurde (Seite 4, rechte Spalte, Zeilen 15 bis 30).
Der Glasübergangspunkt des Glases des Tellurit-Typs neigt jedoch zu einem niedrigen Wert.
Beispielsweise sind die Glasübergangspunkte verschiedener Gläser des Tellurit-Typs in der Tabelle 5 und der Tabelle 6 in Optical Materials 3 (1994), 193, gezeigt, wobei der Maximalwert 343°C und der Minimalwert 294°C beträgt. Wenn der Glasübergangspunkt so niedrig ist, dann ist es wahrscheinlich, dass das Glas thermisch beschädigt wird, wenn ein Laserstrahl mit hoher Intensität als Pumplicht für die optische Verstärkung verwendet wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen, verstärkenden Glases und eines optischen, verstärkenden Mediums, bei dem die Wellenlängenbreite, in der eine Verstärkung für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm erreicht werden kann, groß ist, und es unwahrscheinlich ist, dass die vorstehend genannte thermische Beschädigung auftritt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein optisches, verstärkendes Glas bereit, umfassend eine Glasmatrix und dazu zugefügt von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% von Er, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix im Wesentlichen umfasst, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃	20 bis 80,
B₂O₃	0 bis 74,89,
SiO₂	0 bis 79,99,
CeO₂	0,01 bis 10,
Li₂O	0 bis 50,
TiO₂	0 bis 50,
ZrO₂	0 bis 50,
SnO₂	0 bis 50,
WO₃	0 bis 30,
TeO₂	0 bis 30,
Ga₂O₃	0 bis 30 und
Al₂O₃	0 bis 10,

mit der Maßgabe, dass die Glasmatrix mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂ enthält.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein optisches, verstärkendes Medium bereit, umfassend einen Glaskern und eine Glasumhüllung, wobei eine Beziehung von: 0,0005 ≤ (n1 – n2)/n1 ≤ 0,1,worin n₁ und n₂ Brechungsindices des Glaskerns bzw. der Glasumhüllung sind, zu Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm erfüllt wird, und der Glaskern ein optisches, verstärkendes Glas, umfassend eine Glasmatrix und dazu zugefügt von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% an Er ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix Bi₂O₃ innerhalb eines Bereichs von 20 Mol-bis 80 Mol-%, mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂ sowie CeO₂ innerhalb eines Bereichs von 0,01 Mol-% bis 10 Mol-% enthält.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein harzbeschichtetes optisches, verstärkendes Medium bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das vorstehend genannte optische, verstärkende Medium mit einem Harz bedeckt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glas beträgt die Wellenlängenbreite, in der die Verstärkung für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm erhältlich ist (nachstehend wird diese Wellenlängenbreite als Δλ bezeichnet), mindestens 80 nm. Ferner beträgt dessen Glasübergangspunkt typischerweise mindestens 360°C.
Die 1, 2, 3 und 4 sind Graphen, die Emissionsspektren von erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Gläsern und eines herkömmlichen Glases des Quarztyps (Er-dotiertes Glas des Quarz-Typs) zeigen. Die 5 ist ein Energieniveaudiagramm von Er³⁺-Ionen.
Die 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Querschnittsform einer optischen, verstärkenden Glasfaser zeigt. Die 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Querschnittsform eines optischen, verstärkenden Wellenleiters zeigt.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas ist ein Glas, bei dem der Glasmatrix Er zugesetzt worden ist und ein angeregter Emissionsübergang vom ⁴I_13/2-Niveau auf das ⁴I_15/2-Niveau von Er genutzt wird. Die 5 zeigt das Energieniveaudiagramm von Er³⁺-Ionen, die eine Lichtemission beim Übergang von einem höheren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zu einem niedrigeren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zeigen.
Wenn das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas, das Er enthält, als optischer Verstärker eingesetzt wird, werden üblicherweise Laserstrahlen als Pumplicht und Signallicht verwendet, und das Signallicht wird unter Verwendung des angeregten Emissionsübergangs vom ⁴I_13/2-Niveau zum ⁴I_15/2-Niveau von Er verstärkt.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas weist vorzugsweise einen Δλ-Wert von mindestens 80 nm, mehr bevorzugt von mindestens 90 nm, noch mehr bevorzugt von mindestens 100 nm und insbesondere von mindestens 110 nm auf.
Es wird vermutet, dass der Grund dafür, warum das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas verglichen mit einem Er-dotierten Glas des Quarz-Typs mit einem Δλ-Wert im Bereich von 10 bis 30 nm eine Lichtemission in einem breiten Wellenlängenbereich zeigt, folgendermaßen ist. In dem erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glas sind Bi-Ionen als Schwerelementionen in einer hohen Konzentration enthalten, wodurch die Lichtelektrisches Feld-Wechselwirkung in dem Glas hoch ist. Demgemäß ist die Breite des Energieniveaus von Er, wie z.B. des ⁴I_13/2-Niveaus oder des ⁴I_15/2-Niveaus, aufgrund des Stark-Effekts breit, wodurch eine Lichtemission in einem breiteren Wellenlängenbereich stattfindet.
Der Glasübergangspunkt des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases beträgt vorzugsweise mindestens 360°C, da dann, wenn ein Laserstrahl mit hoher Intensität als Pumplicht für eine optische Verstärkung verwendet wird, die Temperatur des Glases dazu neigt, lokal hoch zu sein, und wenn der Glasübergangspunkt niedriger als 360°C ist, ist es wahrscheinlich, dass das Glas thermisch beschädigt wird, und folglich neigt der Lichtverlust zur Zunahme, und die optische Verstärkung neigt dazu, unzureichend zu sein. Mehr bevorzugt beträgt der Glasübergangspunkt mindestens 380°C, noch mehr bevorzugt mindestens 400°C und insbesondere mindestens 410°C.
Die Menge des der Glasmatrix für den Zweck der optischen Verstärkung zuzusetzenden Er wird in einem Fall, bei dem das optische, verstärkende Medium (wie z.B. eine optische, verstärkende Faser oder ein optischer, verstärkender Wellenleiter), das einen Glaskern und eine Glasumhüllung umfasst, lang ist, auf einen kleinen Wert eingestellt, und in einem Fall, bei dem das optische, verstärkende Medium kurz ist, auf einen großen Wert eingestellt.
Die Er-Menge beträgt in der vorliegenden Erfindung 0,01 bis 10 Gew.-%. Wenn die Er-Menge weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, neigt die optische Verstärkung dazu, unzureichend zu sein, und insbesondere neigt die optische Verstärkung zur Abnahme. Die Er-Menge beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-% und mehr bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-%. Wenn die Er-Menge 10 Gew.-% übersteigt, ist es schwierig, eine Vitrifikation zu erreichen, oder es kann eine optische Löschung durch die Konzentration auftreten, wodurch die optische Verstärkung dazu neigt, unzureichend zu sein, wobei insbesondere die Zunahme der optischen Verstärkung dazu neigt, unzureichend zu sein. Die Er-Menge beträgt vorzugsweise höchstens 8 Gew.-%, mehr bevorzugt höchstens 6 Gew.-%. Dabei wird die Er-Menge auf der Basis angegeben, dass die Glasmatrix 100 Gew.-% darstellt. Ferner bedeutet "die optische Verstärkung ist unzureichend", dass die optische Verstärkung oder die Wellenlängenbreite, in der die Verstärkung erhältlich ist, unzureichend ist.
Nachstehend werden die Komponenten des Matrixglases beschrieben, wobei Mol-% einfach als % angegeben wird.
Bi₂O₃ ist eine essentielle Komponente. Wenn dessen Gehalt weniger als 20 % beträgt, neigt die optische Verstärkung dazu, unzureichend zu sein. Der Bi₂O₃-Gehalt beträgt vorzugsweise mindestens 25 % und mehr bevorzugt mindestens 30 %. Wenn der Bi₂O₃-Gehalt 80 % übersteigt, kann die Vitrifikation schwierig sein oder während der Verarbeitung zu einer Faser (nachstehend einfach als "während des Formens" bezeichnet) kann eine Devitrifikation auftreten, oder der Glasübergangspunkt neigt zu einem zu geringen Wert. Der Bi₂O₃-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 70 %, mehr bevorzugt höchstens 65 % und insbesondere höchstens 60 %.
Dabei steht Devitrifikation für eine deutliche Abscheidung von Kristallen, die zu einem Brechen der Faser während der Faserverarbeitung führt, oder zu einem Brechen der Faser während der Verwendung als optische, verstärkende Glasfaser.
B₂O₃ und SiO₂ sind Netzwerkbildner und mindestens eine dieser Verbindungen muss enthalten sein, um die Bildung des Glases durch die Unterdrückung eines Abscheidens von Kristallen während der Glasherstellung zu erleichtern. In einem solchen Fall kann nur B₂O₃ enthalten sein, ohne dass SiO₂ enthalten ist, oder es kann nur SiO₂ enthalten sein, ohne dass B₂O₃ enthalten ist, oder sowohl B₂O₃ als auch SiO₂ können enthalten sein. Wenn weder B₂O₃ noch SiO₂ enthalten ist, kann die Vitrifikation schwierig sein. Ferner hat SiO₂ den Effekt, dass es die Abscheidung von Kristallen zum Zeitpunkt der Glasherstellung steuert, wodurch der B₂O₃-Gehalt erhöht wird.
Der Gesamtgehalt von B₂O₃ und SiO₂ liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 74,89 %. Wenn der Gesamtgehalt weniger als 5 % beträgt, kann eine Vitrifikation schwierig sein oder die optische Verstärkung kann unzureichend sein, oder während des Formens kann eine Devitrifikation auftreten. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 10 % und besonders bevorzugt mindestens 15 %. Wenn der Gesamtgehalt 74,89 % übersteigt, kann die optische Verstärkung unzureichend sein. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 74,79 %, noch mehr bevorzugt höchstens 63 %, noch mehr bevorzugt höchstens 60 % und insbesondere höchstens 55 %.
Wenn B₂O₃ enthalten ist, beträgt die Obergrenze des B₂O₃-Gehalts 74,89 %. Wenn der B₂O₃-Gehalt 74,89 % übersteigt, kann die optische Verstärkung unzureichend sein. Der B₂O₃-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 74,79 %, mehr bevorzugt höchstens 69 %.
Wenn B₂O₃ enthalten ist, beträgt dessen Gehalt ferner vorzugsweise mindestens 15 %. Wenn der B₂O₃-Gehalt weniger als 15 % beträgt, kann die Vitrifikation schwierig sein. Der B₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 20 % und insbesondere mindestens 24 %.
Wenn der SiO₂-Gehalt ferner mindestens 15 % beträgt, beträgt der B₂O₃-Gehalt vorzugsweise höchstens 14,99 %. Wenn der B₂O₃-Gehalt 14,99 % übersteigt, kann die optische Verstärkung unzureichend sein. Der B₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 10 %.
Wenn SiO₂ enthalten ist, beträgt die Obergrenze des SiO₂-Gehalts 79,99 %. Wenn der SiO₂-Gehalt 79,99 % übersteigt, kann die optische Verstärkung unzureichend sein. Der SiO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 74,89 %, mehr bevorzugt höchstens 74,79 %, noch mehr bevorzugt höchstens 70 %, noch mehr bevorzugt höchstens 60 % und insbesondere höchstens 50 %.
Wenn der B₂O₃-Gehalt weniger als 14,99 % beträgt, beträgt der SiO₂-Gehalt vorzugsweise mindestens 15 %. Wenn der SiO₂-Gehalt weniger als 15 % beträgt, kann eine Vitrifikation schwierig sein. Der SiO₂-Gehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 20 % und insbesondere mindestens 30 %.
CeO₂ ist eine essentielle Komponente und hat den Effekt einer Unterdrückung der Reduktion von Bi₂O₃ in der Glaszusammensetzung während des Schmelzens von Glas unter Abscheidung von metallischem Bismut, durch welche die Transparenz des Glases vermindert wird. Wenn der CeO₂-Gehalt weniger als 0,01 % beträgt, kann der Effekt des CeO₂ unzureichend sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 %, mehr bevorzugt mindestens 0,15 %. Wenn der CeO₂-Gehalt 10 % übersteigt, kann die Vitrifikation schwierig sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 5 %, mehr bevorzugt höchstens 1 % und insbesondere höchstens 0,5 %.
Jede der Verbindungen Li₂O, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ ist nicht essentiell, jedoch können diese in einem Bereich bis zu 50 % enthalten sein, um die Devitrifikation während der Glasbildung zu verhindern, um dadurch den Bi₂O₃-Gehalt zu erhöhen.
Jede der Verbindungen SiO₂, Li₂O, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ ist nicht essentiell, jedoch kann mindestens ein Mitglied, das aus dieser Gruppe ausgewählt ist, in einer Menge von insgesamt bis zu 50 % enthalten sein. Wenn die Menge 50 % übersteigt, kann die optische Verstärkung unzureichend sein.
WO₃ ist nicht essentiell, kann jedoch in einer Menge bis zu 30 % enthalten sein, um Δλ zu erhöhen. Wenn der WO₃-Gehalt 30 % übersteigt, kann die optische Verstärkung abnehmen. Der WO₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 20 % und insbesondere höchstens 17 %.
Ga₂O₃ ist ebenfalls nicht essentiell, kann jedoch in einer Menge bis zu 30 % enthalten sein, um Δλ zu erhöhen oder um eine Devitrifikation während des Formens zu unterdrücken. Wenn der Ga₂O₃-Gehalt 30 % übersteigt, kann die optische Verstärkung abnehmen. Der Ga₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 20 % und insbesondere höchstens 17 %. Wenn Ga₂O₃ enthalten ist, beträgt dessen Gehalt vorzugsweise mindestens 0,1 % und mehr bevorzugt mindestens 2 %.
Der Gesamtgehalt von WO₃, TeO₂ und Ga₂O₃ beträgt vorzugsweise 0,1 bis 30 %. Wenn der Gesamtgehalt kleiner als 0,1 % ist, neigt Δλ zu einem kleinen Wert. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 1 %, mehr bevorzugt mindestens 2 % und insbesondere mindestens 4 %. Wenn der Gesamtgehalt 30 % übersteigt, kann die optische Verstärkung abnehmen. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 27 % und insbesondere höchstens 25 %.
Al₂O₃ ist nicht essentiell, kann jedoch in einer Menge bis zu 10 % enthalten sein, um die Abscheidung von Kristallen während der Glasherstellung zu unterdrücken, um dadurch die Vitrifikation zu erleichtern, oder um die Devitrifikation während des Formens zu unterdrücken. Wenn der Al₂O₃-Gehalt 10 % übersteigt, kann die optische Verstärkung abnehmen. Der Al₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 9 % und insbesondere höchstens 8 %. Wenn Al₂O₃ enthalten ist, dann beträgt dessen Gehalt vorzugsweise mindestens 0,1 %. Der Al₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 1 %, besonders bevorzugt mindestens 5,1 % und insbesondere mindestens 6 %.
Es ist bevorzugt, dass mindestens eines von Ga₂O₃ und Al₂O₃ enthalten ist, und deren Gesamtgehalt beträgt 2 bis 30 %. Wenn der Gesamtgehalt weniger als 2 % beträgt, kann das Glas während des Formens devitrifiziert werden. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 4 % und insbesondere mindestens 7 %. Wenn der Gesamtgehalt 30 % übersteigt, kann die optische Verstärkung abnehmen. Der Gesamtgehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 25 % und insbesondere höchstens 20 %.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas besteht im Wesentlichen aus den vorstehend beschriebenen Komponenten, kann jedoch Komponenten, die von den vorstehend beschriebenen Komponenten verschieden sind, in einer Gesamtmenge bis zu 10 % enthalten. Um beispielsweise eine Devitrifikation während des Formens zu unterdrücken oder eine Vitrifikation zu erleichtern, kann das Glas z.B. BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, Na₂O, K₂O, Cs₂O, La₂O₃, ZnO, CdO, In₂O₃, GeO₂ oder PbO enthalten.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 20 bis 70,

B₂O₃ 0 bis 14,99,

SiO₂ 15 bis 79,99 und

CeO₂ 0,01 bis 10.
Die vorstehende Glasmatrix kann Komponenten, die von den vorstehend genannten vier Komponenten verschieden sind, in einer Gesamtmenge bis zu 10 Mol-% enthalten.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 30 bis 80,

B₂O₃ 15 bis 69,

SiO₂ 0 bis 50,

CeO₂ 0,01 bis 10,

Li₂O 0 bis 50,

TiO₂ 0 bis 50,

ZrO₂ 0 bis 50 und

SnO₂ 0 bis 50,

mit der Maßgabe, dass der Gesamtgehalt an SiO₂, Li₂O, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ in der Glasmatrix 0 Mol-% bis 50 Mol-% beträgt.
In einer mehr bevorzugten Ausführungsform 2A in der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 30 bis 80,

B₂O₃ 15 bis 40,

SiO₂ 0 bis 50,

CeO₂ 0,01 bis 10,

Li₂O 0 bis 50,

TiO₂ 0 bis 50,

ZrO₂ 0 bis 50 und

SnO₂ 0 bis 50,

mit der Maßgabe, dass der Gesamtgehalt an SiO₂, Li₂O, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ in der Glasmatrix 2 Mol-% bis 50 Mol-% beträgt.
Diese "mehr bevorzugte Ausführungsform 2A" ist dadurch gekennzeichnet, dass es damit möglich ist, ein optisches, verstärkendes Glas bereitzustellen, bei dem Δλ mindestens 80 nm beträgt und der Peakwert der später erwähnten Lichtemissionsintensität, die der Verstärkung entspricht, mindestens 6 beträgt, d.h. bei dem die Verstärkung groß ist.

In einer weiteren mehr bevorzugten Ausführungsform 2B in der zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃	30 bis 59,
B₂O₃	mehr als 40 bis 69,
SiO₂	0 bis weniger als 29,9,
CeO₂	0,01 bis 10,
Li₂O	0 bis weniger als 29,9,
TiO₂	0 bis weniger als 29,9,
ZrO₂	0 bis weniger als 29,9 und
SnO₂	0 bis weniger als 29,9,

mit der Maßgabe, dass der Gesamtgehalt an SiO₂, Li₂O, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ in der Glasmatrix 0 Mol-% bis weniger als 29,9 Mol-% beträgt.

Diese "mehr bevorzugte Ausführungsform 2B" ist dadurch gekennzeichnet, dass es damit möglich ist, ein optisches, verstärkendes Glas mit einem großen Δλ-Wert bereitzustellen, wobei Δλ mindestens 90 nm beträgt und der Peakwert der Lichtemissionsintensität mindestens 5 beträgt.
Die Glasmatrix in der zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht im Wesentlichen aus den vorstehend genannten acht Komponenten und kann Komponenten, die von den vorstehend genannten Komponenten verschieden sind, in einer Gesamtmenge bis zu 10 Mol-% enthalten. Innerhalb dieser Grenzen können z.B. MgO, ZnO, BaO und Al₂O₃ in einer Gesamtmenge bis zu 10 Gew.-% einbezogen werden. Dabei wird der Gesamtgehalt der vorstehend genannten acht Komponenten als 100 % festgelegt.
In einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 25 bis 70,

B₂O₃ 0 bis 74,89,

SiO₂ 0 bis 74,89,

CeO₂ 0,01 bis 10,

WO₃ 0 bis 30,

TeO₂ 0 bis 30 und

Ga₂O₃ 0 bis 30,

mit der Maßgabe, dass in der Glasmatrix der Gesamtgehalt von B₂O₃ und SiO₂ 5 Mol-% bis 74,89 Mol-% beträgt und der Gesamtgehalt von WO₃, TeO₂ und Ga₂O₃ 0,1 Mol-% bis 30 Mol-% beträgt. Komponenten, die von den vorstehend genannten sieben Komponenten verschieden sind, können in einer Gesamtmenge bis zu 5 Mol-% enthalten sein und Beispiele für solche anderen Komponenten sind MgO, BaO, ZnO und Al₂O₃.
In einer vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases umfasst die Glasmatrix im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 25 bis 70,

B₂O₃ 0 bis 74,79,

SiO₂ 0 bis 74,79,

CeO₂ 0,01 bis 10,

WO₃ 0 bis 30,

TeO₂ 0 bis 30,

Ga₂O₃ 0 bis 30 und

Al₂O₃ 0,1 bis 10,

mit der Maßgabe, dass in der Glasmatrix der Gesamtgehalt von B₂O₃ und SiO₂ 5 Mol-% bis 74,79 Mol-% beträgt und der Gesamtgehalt von WO₃, TeO₂ und Ga₂O₃ 0,1 Mol-% bis 30 Mol-% beträgt. Komponenten, die von den vorstehend genannten acht Komponenten verschieden sind, können in einer Gesamtmenge bis zu 5 Mol-% enthalten sein. Beispielsweise kön nen MgO, BaO, ZnO, usw., eingebracht werden, um eine Kristallisation während der Herstellung des Glases zu unterdrücken, um die Glasbildung zu erleichtern.
In der dritten oder vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases ist zusätzlich zu Bi-Ionen mindestens ein Mitglied enthalten, das aus W-Ionen, Te-Ionen und Ga-Ionen ausgewählt ist, bei denen es sich ebenfalls um Schwerelementionen handelt. Demgemäß nimmt die Licht-elektrisches Feld-Wechselwirkung in dem Glas zu und folglich wird der Beitrag des elektrischen Dipolübergangs, bei dem es sich im Wesentlichen um einen breiten Übergang handelt, groß, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Lichtemission innerhalb eines breiteren Wellenlängenbereichs groß wird.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases besteht keine spezielle Beschränkung. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas durch ein Schmelzverfahren hergestellt werden, bei dem die Ausgangsmaterialien gemischt und in einen Platintiegel, einen Aluminiumoxidtiegel, einen Quarztiegel oder einen Iridiumtiegel eingebracht werden, worauf bei einer Temperatur von 800 bis 1300°C an der Luft erhitzt wird und die erhaltene Schmelze (geschmolzenes Glas) in eine vorgegebene Form gegossen wird. Ansonsten kann das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas mit einem von dem Schmelzverfahren verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie z.B. mit einem Sol-Gel-Verfahren oder einem Gasphasen-Dampfabscheidungsverfahren.
Nachstehend werden das optische, verstärkende Medium und das harzbeschichtete optische, verstärkende Medium der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Medium umfasst einen Glaskern und eine den Glaskern bedeckende Glasumhüllung, und hat z.B. die Form einer Glasfaser oder eines Wellenleiters. Wenn das Medium als optische, verstärkende Einzelmodus-Glasfaser verwendet wird, ist dessen Querschnittsform gewöhnlich kreisförmig, und wenn es als optischer, verstärkender Einzelmodus-Wellenleiter verwendet wird, ist dessen Querschnittsform gewöhnlich quadratisch.
Die 6 zeigt ein Beispiel einer optischen, verstärkenden Glasfaser, und die 7 zeigt ein Beispiel der Querschnittsform eines optischen, verstärkenden Wellenleiters. In jedem Fall ist ein Glaskern von einer Glasumhüllung 2 bedeckt.
In der optischen, verstärkenden Glasfaser beträgt der Durchmesser des Glaskerns 1 (dieser Durchmesser wird nachstehend als d₁ bezeichnet) vorzugsweise 1 bis 12 μm, und der Durchmesser der Glasumhüllung 2 (dieser Durchmesser wird nachstehend als d₂ bezeichnet) vorzugsweise 40 bis 200 μm.
Wenn d₁ kleiner als 1 μm ist, neigt d₁/d₂ dazu, zu klein zu sein, wodurch das Formen der Faser schwierig werden kann. d₁ beträgt mehr bevorzugt mindestens 1,2 μm und insbesondere mindestens 2 μm. Wenn d₁ größer als 12 μm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Übertragung von Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm mit einem Einzelmodussystem schwierig ist. d₁ beträgt vorzugsweise höchstens 10 μm und mehr bevorzugt höchstens 9 μm.
Wenn d₂ kleiner als 40 μm ist, kann das Formen der Faser oder die Handhabung der Faser schwierig werden. d₂ beträgt mehr bevorzugt mindestens 45 μm und insbesondere mindestens 80 μm. Wenn d₂ größer als 20 μm ist, ist es wahrscheinlich, dass die Glasfaser kaum gebogen werden kann oder dass die Handhabung schwierig ist. d₂ beträgt mehr bevorzugt höchstens 150 μm. Ferner liegt d₂ insbesondere im Bereich von 122 bis 128 μm, wodurch die Standards für optische Fasern für Kommunikationszwecke erfüllt werden.
Bei dem optischen, verstärkenden Wellenleiter beträgt die Seitenlänge D₁ des Glaskerns 1 vorzugsweise 1 bis 12 μm und die Seitenlänge D₂ der Glasumhüllung 2 vorzugsweise 20 bis 200 μm.
Wenn D₁ kleiner als 1 μm ist, neigt D₁/D₂ dazu, zu klein zu sein, wodurch die Herstellung des Wellenleiters oder die Verbindung mit anderen optischen Elementen wie z.B. optischen Fasern schwierig werden kann. D₁ beträgt vorzugsweise mindestens 2 μm. Wenn D₁ größer als 12 μm ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Übertragung von Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm mit einem Einzelmodussystem schwierig ist. D₁ beträgt vorzugsweise höchstens 10 μm.
Wenn D₂ kleiner als 20 μm ist, kann die Herstellung oder die Handhabung des Wellenleiters schwierig werden. D₂ beträgt vorzugsweise mindestens 30 μm. Wenn D₂ größer als 200 μm ist, neigt D₁/D₂ dazu, zu klein zu sein, wodurch es wahrscheinlich ist, dass die Herstellung des Wellenleiters schwierig ist. D₂ beträgt mehr bevorzugt höchstens 150 μm.
In dem erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Medium ist eine Beziehung, die durch die nachstehende Formel dargestellt wird, zwischen dem Brechungsindex n₁ des Glaskerns zu Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm und dem Brechnungsindex n₂ der Glasumhüllung zu Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm erfüllt. 0,0005 ≤ (n1 – n2)/n1 ≤ 0,1
Wenn (n₁ – n₂)/n₁ (nachstehend als Δn/n bezeichnet) kleiner als 0,0005 ist, kann es schwierig sein, das Licht innerhalb des Glaskerns einzuschließen. Δn/n beträgt vorzugsweise mindestens 0,001, mehr bevorzugt mindestens 0,003. Wenn Δn/n größer als 0,1 ist, kann es schwierig sein, Licht in dem optischen, verstärkenden Medium durch ein Einzelmodussystem zu übertragen. Δn/n beträgt vorzugsweise höchstens 0,08, mehr bevorzugt höchstens 0,05.
Die Brechungsindexverteilung in dem Querschnitt des Glaskerns muss nicht notwendigerweise einheitlich sein und sie kann in einer uneinheitlichen Verteilung vorliegen, um gewünschte Wellenleitereigenschaften zu erhalten. In einem solchen Fall ist der vorstehend genannte n₁-Wert der Maximalwert des Brechungsindex innerhalb des Querschnitts des Glaskerns.
Der Glasübergangspunkt des Glaskerns beträgt vorzugsweise mindestens 360°C. Der Grund dafür liegt darin, dass dann, wenn ein Laserstrahl mit hoher Intensität als Pumplicht für die optische Verstärkung verwendet wird, die Temperatur des Glaskerns lokal hoch sein kann, und wenn der Glasübergangspunkt weniger als 360°C beträgt, ist es wahrscheinlich, dass der Glaskern thermisch beschädigt wird, und folglich nehmen die optischen Verluste zu und es ist wahrscheinlich, dass die optische Verstärkung unzureichend ist. Der Glasübergangspunkt beträgt mehr bevorzugt mindestens 380°C, noch mehr bevorzugt mindestens 400°C und insbesondere mindestens 410°C.
Der Glaskern ist ein optisches, verstärkendes Glas, bei dem der Glasmatrix Er zugesetzt worden ist, und die Menge des zugesetzten Er beträgt 0,01 bis 10 Gew.-%. Wenn die Er-Menge unter 0,01 Gew.-% liegt, können die optische Verstärkung und insbesondere die Zunahme der optischen Verstärkung unzureichend sein. Die Er-Menge beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-%. Wenn die Er-Menge 10 Gew.-% übersteigt, kann die Vitrifikation schwierig sein oder es kann eine optische Löschung durch die Konzentration auftreten, wodurch die optische Verstärkung und insbesondere die Zunahme der optischen Verstärkung unzureichend sein können. Der Er-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 8 Gew.-% und mehr bevorzugt höchstens 6 Gew.-%.
Die Konzentrationsverteilung von Er in dem Glaskern kann einheitlich sein. Sie kann jedoch auch eine Verteilung aufweisen, die derart ist, dass die Er-Konzentration am zentralen Ab schnitt des Glaskerns hoch wird, um einen Teil des Pumplichts mit hoher Intensität zum Pumpen von Er effizient zu nutzen.
Die Zusammensetzungen der vorstehend genannten Glasmatrix und der Glasumhüllung werden so festgelegt, dass sie die vorstehend genannte Beziehung zwischen n₁ und n₂ erfüllen. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der beiden im Wesentlichen gleich sind. Trotzdem müssen die Zusammensetzungen der beiden voneinander verschieden sein, da die vorstehend genannte Beziehung zwischen n₁ und n₂ nicht erfüllt wird, wenn die Zusammensetzungen der beiden exakt gleich sind.
Die vorstehend genannte Glasmatrix enthält Bi₂O₃ im Bereich von 20 bis 80 Mol-%. Wenn der Bi₂O₃-Gehalt weniger als 20 Mol-% beträgt, kann bzw. können die gewünschte optische Verstärkung, d.h. die gewünschten Breitbandverstärkungseigenschaften, kaum erreicht werden. Der Bi₂O₃-Gehalt beträgt vorzugsweise mindestens 25 %, mehr bevorzugt mindestens 30 Mol-% und insbesondere mindestens 38 %. Wenn der Bi₂O₃-Gehalt 80 Mol-% übersteigt, kann eine Vitrifikation schwierig sein oder während des Formens findet eine Devitrifikation statt oder der Glasübergangspunkt neigt zu einem niedrigen Wert. Vorzugsweise beträgt der Bi₂O₃-Gehalt höchstens 70 Mol-%, mehr bevorzugt höchstens 65 Mol-% und insbesondere höchstens 60 Mol-%.
Ferner enthält die Glasmatrix mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂. In einem solchen Fall kann nur B₂O₃ enthalten sein, ohne dass SiO₂ enthalten ist, oder es kann nur SiO₂ enthalten sein, ohne dass B₂O₃ enthalten ist, oder sowohl B₂O₃ als auch SiO₂ können enthalten sein. Wenn weder B₂O₃ noch SiO₂ enthalten ist, kann die Vitrifikation schwierig sein.
Ferner enthält die Glasmatrix CeO₂ im Bereich von 0,01 Mol-% bis 10 Mol-%. CeO₂ hat den Effekt einer Unterdrückung der Reduktion von Bi₂O₃ in der Glaszusammensetzung während des Schmelzens von Glas unter Abscheidung von metallischem Bismut, durch welche die Transparenz des Glases vermindert wird. Wenn der CeO₂-Gehalt weniger als 0,01 % beträgt, kann der Effekt des CeO₂ unzureichend sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 %, mehr bevorzugt mindestens 0,15 %. Wenn der CeO₂-Gehalt 10 % übersteigt, kann die Vitrifikation schwierig sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise höchstens 5 %, mehr bevorzugt höchstens 1 % und insbesondere höchstens 0,5 %.
Der vorstehend genannte Glaskern ist vorzugsweise ein erfindungsgemäßes optisches, verstärkendes Glas.
Nachstehend wird die Glasumhüllung in dem erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Medium beschrieben.
Es ist nicht essentiell, jedoch bevorzugt, dass die vorstehend genannte Glasumhüllung Bi₂O₃ im Bereich von 25 Mol-% bis 80 Mol-% enthält. Wenn der Bi₂O₃-Gehalt weniger als 25 Mol-% beträgt, muss der Bi₂O₃-Gehalt in dem Glaskern niedrig sein, wodurch die optische Verstärkung unzureichend sein kann. Der Bi₂O₃-Gehalt beträgt mehr bevorzugt mindestens 30 Mol-% und insbesondere mindestens 38 %. Wenn der Bi₂O₃-Gehalt 80 Mol-% übersteigt, kann eine Vitrifikation schwierig sein oder während des Formens kann eine Devitrifikation stattfinden. Vorzugsweise beträgt der Bi₂O₃-Gehalt höchstens 70 Mol-%, mehr bevorzugt höchstens 65 Mol-% und insbesondere höchstens 60 Mol-%.
Ferner enthält die Glasumhüllung vorzugsweise mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂. In einem solchen Fall kann nur B₂O₃ enthalten sein, ohne dass SiO₂ enthalten ist, oder es kann nur SiO₂ enthalten sein, ohne dass B₂O₃ enthalten ist, oder sowohl B₂O₃ als auch SiO₂ können enthalten sein. Wenn weder B₂O₃ noch SiO₂ enthalten ist, kann die Vitrifikation schwierig sein.
Es ist nicht essentiell, jedoch bevorzugt, dass die vorstehend genannte Glasumhüllung CeO₂ im Bereich von 0,01 Mol-% bis 10 Mol-% enthält. CeO₂ hat den Effekt einer Unterdrückung der Reduktion von Bi₂O₃ in der Glaszusammensetzung während des Schmelzens von Glas unter Abscheidung von metallischem Bismut, durch welche die Transparenz des Glases vermindert wird. Wenn der CeO₂-Gehalt weniger als 0,01 % beträgt, kann der Effekt des CeO₂ unzureichend sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 %, mehr bevorzugt mindestens 0,15 %. Wenn der CeO₂-Gehalt 10 % übersteigt, kann die Vitrifikation schwierig sein. Der CeO₂-Gehalt beträgt mehr bevorzugt höchstens 5 %, besonders bevorzugt höchstens 1 % und insbesondere höchstens 0,5 %.
Mehr bevorzugt umfasst die vorstehend genannte Glasumhüllung im Wesentlichen, angegeben in Mol-%:

Bi₂O₃ 20 bis 80,

B₂O₃ 0 bis 74,89,

SiO₂ 0 bis 79,99,

CeO₂ 0,01 bis 10,

Li₂O 0 bis 50,

TiO₂ 0 bis 50,

ZrO₂ 0 bis 50,

SnO₂ 0 bis 50,

WO₃ 0 bis 30,

TeO₂ 0 bis 30,

Ga₂O₃ 0 bis 30 und

Al₂O₃ 0 bis 30.
Ferner ist es mehr bevorzugt, dass der Gesamtgehalt von B₂O₃ und SiO₂ vorzugsweise im Bereich von 5 bis 74,79 % liegt, mehr bevorzugt im Bereich von 30 Mol-% bis 70 Mol-% und insbesondere im Bereich von 40 Mol-% bis 60 Mol-%. Ferner ist es mehr bevorzugt, dass mindestens eines von Ga₂O₃ und Al₂O₃ enthalten ist und deren Gesamtgehalt beträgt 0,1 Mol-% bis 30 Mol-%, insbesondere 2 Mol-% bis 20 Mol-%. In diesen „mehr bevorzugten Ausführungsformen" besteht die Glasumhüllung im Wesentlichen aus den vorstehend genannten zwölf Komponenten. Sie kann jedoch auch andere Komponenten in einem Bereich von insgesamt höchstens 10 % enthalten. Beispielsweise kann sie BeO, MgO, CaO, SrO, Li₂O, Na₂O, K₂O, Cs₂O, La₂O₃, TiO₂, ZrO₂, CdO, In₂O₃, GeO₂, PbO, usw., enthalten, um die Devitrifikation während des Formens zu unterdrücken oder um die Vitrifikation zu erleichtern.
In dem erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Medium werden die Zusammensetzungen des Glaskerns und der Glasumhüllung vorzugsweise nicht nur so festgelegt, dass sie die vorstehend genannte Beziehung zwischen n₁ und n₂ erfüllen, sondern auch so, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glaskerns und der Glasumhüllung koordiniert werden.
Das erfindungsgemäße harzbeschichtete optische, verstärkende Medium ist ein Medium, bei dem das erfindungsgemäße optische, verstärkende Medium mit einem Harz beschichtet ist, um die Bruchfestigkeit zu erhöhen.
Die Dicke des Harzes liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 400 μm. Wenn die Dicke weniger als 2 μm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass kein angemessener Effekt zur Erhöhung der Bruchfestigkeit erhalten wird. Die Dicke beträgt mehr bevorzugt mindestens 3 μm und insbesondere mindestens 8 μm. Wenn die Dicke 400 μm übersteigt, kann die Bildung einer einheitlichen Harzbeschichtung schwierig sein. Die Dicke beträgt mehr bevorzugt höchstens 70 μm.
Das vorstehend genannte Harz ist nicht speziell beschränkt, so lange es ein gutes Haftvermögen an der Glasumhüllung aufweist und es einfach ist, die Glasumhüllung damit zu bedecken.
Ferner ist der Brechungsindex des Harzes vorzugsweise höher als der Brechungsindex der Glasumhüllung, um die Lichtausbreitung im Umhüllungsmodus zu unterdrücken, und der Absorptionskoeffizient des Harzes für Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm ist vorzugsweise groß.
Ferner beträgt der Young'sche Modul des vorstehend genannten Harzes vorzugsweise mindestens 1 MPa. Wenn der Young'sche Modul weniger als 1 MPa beträgt, neigt das Harz dazu, leicht beschädigt zu werden, wodurch die Bruchfestigkeit nicht hoch gemacht werden kann. Der Young'sche Modul beträgt mehr bevorzugt mindestens 4,9 MPa und insbesondere mindestens 98 MPa.
Beispiele für das vorstehend genannte Harz sind ein hitzehärtendes Silikonharz, ein UV-härtbares Silikonharz, ein Acrylharz, ein Epoxyharz oder ein Polyimidharz.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Medium kann beispielsweise folgendermaßen hergestellt werden. Die Ausgangsmaterialien werden gemischt, in einen Platintiegel, einen Aluminiumoxidtiegel, einen Quarztiegel oder einen Iridiumtiegel eingebracht und bei einer Temperatur von 800 bis 1300°C an der Luft geschmolzen und die erhaltene Schmelze wird in eine Form gegossen, um ein Glas für den Kern und ein Glas für die Umhüllung zu erhalten.
Zur Herstellung einer optischen, verstärkenden Glasfaser werden das Glas für den Kern und das Glas für die Umhüllung überlagert und bei einer Temperatur von 400 bis 500°C einem Extrusionsformen unterworfen, um eine Vorform zu erhalten, die eine Kern/Umhüllung-Struktur aufweist.
Zur Herstellung eines optischen, verstärkenden Wellenleiters wird das vorstehend genannte Glas für den Kern so geformt, dass es eine rechteckige Parallelepipedform aufweist und der Glaskern wird in das Glas für den Kern eingesetzt, das ein Loch aufweist, so dass das Glas für den Kern genau passend aufgenommen wird, um eine Vorform mit einer Kern/Umhüllung-Struktur zu erhalten.
Die so erhaltene Vorform wird in einen elektrischen Ofen mit einer Temperatur von etwa 500°C, z.B. von 450°C bis 550°C, eingebracht und erweicht und geformt, während der Vorgang so gesteuert wird, dass eine gewünschte Größe erhalten wird, um ein optisches, verstärkendes Medium zu erhalten.
Das erfindungsgemäße harzbeschichtete optische, verstärkende Medium kann z.B. durch Beschichten des in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen optischen, verstärkenden Mediums mit einem UV-härtbaren Harz und anschließender UV-Bestrahlung erhalten werden. Ansonsten kann es durch Beschichten des in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen optischen, verstärkenden Mediums mit einem hitzehärtenden Harz und anschließendem Erhitzen bei einer Temperatur von 50 bis 200°C erhalten werden.
Das erfindungsgemäße optische, verstärkende Medium und das erfindungsgemäße harzbeschichtete optische, verstärkende Medium sind für einen optischen Verstärker geeignet. Beispiele für einen solchen optischen Verstärker sind z.B. ein WDM-geeigneter Lichtverstärker oder eine Laservorrichtung.
Der Lichtverstärker kann z.B. den folgenden Aufbau aufweisen. Eine Signallichtquelle wird mittels eines optischen Isolators mit einem wellenkombinierenden Optokoppler verbunden. Mit dem Optokoppler ist auch eine Pumplichtquelle verbunden. Der Optokoppler ist mit einem Ende einer optischen, verstärkenden Glasfaser verbunden. Das andere Ende der optischen, verstärkenden Glasfaser ist mittels eines wellenteilenden Optokopplers mit einem optischen Isolator verbunden. Die jeweiligen Komponenten sind mit einer optischen Faser verbunden.
Die Laservorrichtung kann z.B. den folgenden Aufbau aufweisen. Eine Pumplichtquelle ist mit einem Optokoppler verbunden. In den Optokoppler kann auch Licht eintreten, das durch den nachstehend erwähnten Schmalbandpassfilter hindurchgetreten ist. Der Optokoppler ist mit einem Ende einer optischen, verstärkenden Glasfaser verbunden. Das andere Ende der optischen, verstärkenden Glasfaser ist mit einem optischen Isolator verbunden. Licht, das durch den optischen Isolator geschickt wird, wird zu dem Schmalbandpassfilter und erneut zu dem vorstehend beschriebenen Optokoppler geleitet, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Insbesondere wird durch den Optokoppler, das optische, verstärkende Medium, den optischen Isolator und den Schmalbandpassfilter ein ringartiger optischer Resonator gebildet. Ferner sind die jeweiligen Komponenten durch eine optische Faser verbunden.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung weiter detAllliert unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung keinesfalls durch solche spezifischen Beispiele beschränkt wird.
In den Tabellen 1 bis 6 sind die Zusammensetzungen und Eigenschaften der erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Gläser gezeigt.
Die Zusammensetzungen sind in den Zeilen für Bi₂O₃ bis Er in den Tabellen gezeigt. Bezüglich Er ist die zugegebene Menge in Gew.-% angegeben und bezüglich der anderen Komponenten sind die jeweiligen Mengen in Mol-% angegeben.
Bezüglich der Eigenschaften sind der Glasübergangspunkt (T_g, Einheit: °C), der mittels Differentialthermoanalyse (DTA) bestimmt worden ist, der Peakwert der Lichtemissionsintensität (I_p, willkürliche Einheit), die Wellenlängenbreite, innerhalb derer die Verstärkung erreichbar ist (Δλ, Einheit: nm) und die Devitrifikation (D) gezeigt, die nachstehend beschrieben wird. Bezüglich T₉, I_P und D wurde(n) die Messungen oder die Bewertung nur bezüglich einiger optischer, verstärkender Gläser durchgeführt.
Devitrifikation: Ein optisches, verstärkendes Glas wurde zu einer Vorform geformt, die bei 550°C zu einer Faser geformt wurde. Die Oberfläche der erhaltenen Glasfaser wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht, wobei ein Fall, bei dem keine Kristallabscheidung festgestellt wurde, mit dem Symbol O bezeichnet wurde, und ein Fall, bei dem eine gewisse Kristallabscheidung festgestellt wurde, mit dem Symbol Δ bezeichnet wurde.
Die Beispiele 1 bis 5 in der Tabelle 1 stellen Beispiele der ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases dar. Die 1 zeigt einen Vergleich der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der Lichtemission von dem höheren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zu dem niedrigeren Niveau des ⁴I_15/2-Niveaus von Er³⁺-Ionen in dem optischen, verstärkenden Glas von Beispiel 1 und die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der entsprechenden Lichtemission von Er³⁺-Ionen in einem herkömmlichen Glas des Quarz-Typs (einem Er-dotierten Glas des Quarz-Typs). Die Einheit der Lichtemissionsintensität ist eine willkürliche Einheit.
Es ist ersichtlich, dass in der 1 die Verstärkung erhältlich ist, wenn die Lichtemissionsintensität mindestens 2,5 beträgt. Der Wellenlängenbereich, in dem die Verstärkung erhältlich ist, liegt im Fall des Glases des Quarz-Typs bei 1520 bis 1560 nm, wodurch Δλ 40 nm beträgt. Im Fall des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 1 ist dagegen die Verstärkung innerhalb eines Bereichs von 1480 bis 1620 nm erhältlich, wodurch Δλ 140 nm beträgt. Insbesondere beträgt Δλ des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 1 das 3,5-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Auch Δλ der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 2 bis 5 betrug etwa das 3,5-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs. Tabelle 1
Die Beispiele 6 bis 15, die in den Tabellen 2 und 3 gezeigt sind, stellen Beispiele der zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases dar. Die Beispiele 6 und 10 sind Beispiele für die mehr bevorzugte Ausführungsform 2A. Die Beispiele 11 bis 15 sind Beispiele für die mehr bevorzugte Ausführungsform 2B. Die 2 zeigt einen Vergleich der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der Lichtemission von dem höheren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zu dem niedrigeren Niveau des ⁴I_15/2-Niveaus von Er³⁺-Ionen in den optischen, verstärkenden Gläsern der Beispiele 6 bis 11 und die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der entsprechenden Lichtemission von Er³⁺-Ionen in einem herkömmlichen Glas des Quarz-Typs (einem Er-dotierten Glas des Quarz-Typs). Die Einheit der Lichtemissionsintensität ist eine willkürliche Einheit.
Es ist ersichtlich, dass in der 2 die optische Verstärkung erhältlich ist, wenn die Lichtemissionsintensität mindestens 2,5 beträgt. Der Peakwert I_P der Lichtemissionsintensität des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 6 beträgt 6,2 und I_P des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 11 beträgt 5,7 und die Verstärkung ist in jedem Fall erhältlich. Andererseits beträgt I_p des Glases des Quarz-Typs 5,4.
Der Wellenlängenbereich, in dem die Verstärkung erhältlich ist, liegt im Fall des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 5 bei 1480 bis 1580 nm, wodurch Δλ 100 nm beträgt. Im Fall des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 11 ist die Verstärkung von 1480 bis 1600 nm erhältlich, wodurch Δλ 120 nm beträgt. Δλ der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 6 und 11 beträgt das 2,5-fache bzw. 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Auch bezüglich der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 7 bis 10 und der Beispiele 12 bis 15 wurden I_P und Δλ gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in den Tabellen zusammen mit den Ergebnissen der Beispiele 6 und 11 gezeigt. Δλ der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 7 bis 10 betrug etwa das 2,5-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs und Δλ der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 12 bis 15 betrug etwa das 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Ferner beträgt I_P der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 6 bis 10 mindestens 6,1 und verglichen mit dem Glas des Quarz-Typs ist eine große Verstärkung erhältlich. Tabelle 2
Tabelle 3
Die Beispiele 16 bis 27, die in den Tabellen 4 und 5 gezeigt sind, stellen Beispiele der dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases dar. Die 3 zeigt einen Vergleich der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der Lichtemission von dem höheren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zu dem niedrigeren Niveau des ⁴I_15/2-Niveaus von Er³⁺-Ionen in dem optischen, verstärkenden Glas von Beispiel 16 und die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der entsprechenden Lichtemission von Er³⁺-Ionen in einem herkömmlichen Glas des Quarz-Typs (einem Er- dotierten Glas des Quarz-Typs). Die Einheit der Lichtemissionsintensität ist eine willkürliche Einheit.
Es ist ersichtlich, dass in der 3 die Verstärkung erhältlich ist, wenn die Lichtemissionsintensität mindestens 2,7 beträgt. Der Wellenlängenbereich, in dem die Verstärkung erhältlich ist, liegt im Fall des optischen, verstärkenden Glases von Beispiel 16 bei 1486 bis 1604 nm, wodurch Δλ 118 nm beträgt. Dieser Δλ-Wert beträgt etwa das 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Auch bezüglich der optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 17 bis 27 wurde Δλ gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in den Tabellen gezeigt. Δλ beträgt in jedem Fall etwa das 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs. Tabelle 4
Tabelle 5
Die Beispiele 28 bis 31, die in der Tabelle 6 gezeigt sind, stellen Beispiele der vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen, verstärkenden Glases dar. Die 4 zeigt einen Vergleich der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der Lichtemission von dem höheren Niveau des ⁴I_13/2-Niveaus zu dem niedrigeren Niveau des ⁴I_15/2-Niveaus von Er³⁺-Ionen in dem optischen, verstärkenden Glas von Beispiel 30 und die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtemissionsintensität bei der entsprechenden Lichtemission von Er³⁺-Ionen in einem herkömmlichen Glas des Quarz-Typs (einem Er-dotierten Glas des Quarz-Typs). Die Einheit der Lichtemissionsintensität ist eine willkürliche Einheit.
Es ist ersichtlich, dass in der 4 die Verstärkung erhältlich ist, wenn die Lichtemissionsintensität mindestens 2,7 beträgt. Der Wellenlängenbereich, in dem die Verstärkung erhältlich ist, liegt im Fall des optischen, verstärkenden. Glases von Beispiel 30 bei 1487 bis 1610 nm, wodurch Δλ 123 nm beträgt. Dieser Δλ-Wert beträgt etwa das 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Δλ der Beispiele 28, 29 und 31 ist ebenfalls in der Tabelle gezeigt und Δλ beträgt in jedem Fall etwa das 3-fache von Δλ des Glases des Quarz-Typs.
Ferner weisen die optischen, verstärkenden Gläser der Beispiele 28 bis 31 hervorragende Faserformeigenschaften auf, da während der Faserverarbeitung keine Kristallabscheidung festgestellt wurde. Bei dem optischen, verstärkenden Glas des vorstehend beschriebenen Beispiels 22, das nicht zur vierten Ausführungsform gehört, wurde während der Faserverarbeitung eine geringfügige Kristallabscheidung festgestellt. Tabelle 6
Beispiele für das erfindungsgemäße optische, verstärkende Medium sind in den Tabellen 7 und 8 gezeigt.
Die Glaskerne und die Glasumhüllungen mit den in den Tabellen in den Zeilen für Bi₂O₃ bis Er gezeigten Zusammensetzungen wurden hergestellt. Die Mengen in den Zeilen von Bi₂O₃ bis Al₂O₃ sind in Mol-% angegeben und die Menge von Er ist in Gew.-% angegeben, bezogen auf 100 Gew.-% des Glases.
Bezüglich dieser Gläser wurden die Glasübergangspunkte T_g mittels Differentialthermoanalyse (DTA) gemessen. Die Ergebnisse sind in der Zeile für T_g in den Tabellen gezeigt (Einheit: °C). Ein mit bezeichneter Wert ist ein geschätzter Wert, der durch Berechnung aus der Zusammensetzung erhalten wurde.
Ferner wurden die Brechungsindices dieser Glaskerne und Glasumhüllungen bezüglich Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm mit einem Ellipsometer gemessen. Die Ergebnisse sind in der Zeile für n₁ und n₂ gezeigt und der Wert von (n₁ – n₂)/n₁ ist in der Zeile für Δn/n gezeigt. Ein mit bezeichneter Wert ist ein geschätzter Wert, der durch Berechnung aus der Zusammensetzung erhalten wurde.
In den Beispielen 32 bis 34 wurde eine Vorform mit einer Kern/Umhüllung-Struktur aus dem Glaskern und der Glasumhüllung hergestellt und diese Vorform wurde einer Faserverarbeitung bei einer Temperatur von 525°C unterworfen, um eine Glasfaser zu erhalten. In der Zeile für den Durchmesser in der Tabelle 7 sind die Durchmesser des Glaskerns und der Glasumhüllung gezeigt (Einheit: μm).
Im Beispiel 32 wurde die vorstehend genannte Glasfaser ferner mit einem UV-härtbaren Acrylharz beschichtet und einer UV-Bestrahlung unterworfen, um eine harzbeschichtete Glasfaser mit einem Durchmesser von 250 μm herzustellen. Die Dicke des Harzes betrug 62,5 μm. Ferner betrug der Young'sche Modul des Harzes 1130 MPa.
Die vorstehend genannte harzbeschichtete Glasfaser wurde mit einer Länge von 6 cm hergestellt und Licht mit einer Wellenlänge von 1,50 bis 1,59 μm (Signallicht: 0,001 mW) und ein Pumplaserstrahl mit einer Wellenlänge von 975 nm (50 mW) wurden mit einem optischen Wellenkoppler kombiniert und das kombinierte Licht wurde in diese harzbeschichtete Glasfaser eingeführt. Aus der Intensität I_out des Signallichts, das aus der harzbeschichteten Glasfaser austrat, und der Intensität I_in des eintretenden Signallichts wurde die Verstärkung G (Ein heit: dB), die durch die folgende Formel definiert ist, bezüglich dieser harzbeschichteten Glasfaser berechnet. G = 10 × log10(Iout/Iin)
Die Werte für G bei Licht mit Wellenlängen von 1,50, 1,53, 1,56 und 1,59 μm betrugen 10, 16, 14 bzw. 9. Insbesondere wurde bestätigt, dass die Verstärkung innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 1,50 bis 1,59 μm erhältlich ist und die Wellenlängenbreite, bei welcher die Verstärkung erhältlich ist, mindestens 0,09 μm (mindestens 90 nm) beträgt.
Die Beispiele 35 bis 37 sind Beispiele für eine Kombination des Glaskerns und der Glasumhüllung, die für eine optische, verstärkende Glasfaser geeignet ist. Insbesondere wurde in den Beispielen 35 bis 37 nicht nur die vorstehend genannte Beziehung bezüglich Δn/n erfüllt, sondern es wurde auch eine Übereinstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht.
Ferner beträgt die Wellenlängenbreite, bei der G bei Licht mit einer Wellenlänge von 1,45 bis 1,64 μm positiv ist, vorzugsweise mindestens 40 nm. Wenn sie weniger als 40 nm beträgt, ist es wahrscheinlich, dass die Anzahl der Kanäle bei einem WDM zu klein ist. Die Wellenlängenbreite beträgt mehr bevorzugt mindestens 50 nm, noch mehr bevorzugt mindestens 60 nm, noch mehr bevorzugt mindestens 80 nm und insbesondere mindestens 90 nm. Tabelle 7
Tabelle 8
Es wurde ein optischer Verstärker hergestellt, bei dem die optische, verstärkende Faser von Beispiel 32 verwendet wurde. Ein Pumplicht mit einer Intensität von 100 mW und einer Wellenlänge von 0,98 μm und ein Signallicht mit einer Intensität von 1 mW und einer Wellenlänge von 1,50 bis 1,59 μm wurden eingeführt, wodurch die Intensität des Ausgangssignallichts mindestens 10 mW betrug.
Ferner wurde eine Laservorrichtung hergestellt, bei der die optische, verstärkende Faser von Beispiel 32 verwendet wurde, und ein Laseroszillationstest wurde durch Ändern des Übertragungsbereichs eines Schmalbandpassfilters innerhalb eines Bereichs von 1,50 bis 1,59 μm durchgeführt. Ein Pumplicht mit einer Intensität von 100 mW und einer Wellenlänge von 0,98 μm wurde eingeführt, wobei eine Laseroszillation innerhalb einer Wellenlängenbreite von 1,50 bis 1,59 μm bestätigt wurde.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird durch das erfindungsgemäße optische, verstärkende Glas eine optische Verstärkung in einem breiteren Band möglich und die Übertragung eines großen Informationsvolumens durch ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Kommunikationssystem wird möglich.
Selbst wenn ein Laserstrahl mit hoher Intensität als Pumplicht für die optische Verstärkung eingesetzt wird, ist es ferner weniger wahrscheinlich, dass eine thermische Beschädigung stattfindet.
Ferner ist es möglich, ein optisches, verstärkendes Glas zu erhalten, bei dem während des Formens, wie z.B. einer Faserverarbeitung, eine Kristallabscheidung kaum stattfindet, wodurch das Formen, wie z.B. eine Faserverarbeitung, einfach ist.
Ferner ist erfindungsgemäß ein optisches, verstärkendes Medium erhältlich, bei dem eine Breitbandverstärkung innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 1,45 bis 1,64 μm erhältlich ist und es unwahrscheinlich ist, dass eine thermische Beschädigung aufgrund von Pumplicht auftritt. Ferner ist es möglich, ein harzbeschichtetes optisches, verstärkendes Medium mit hoher Bruchfestigkeit zu erhalten. Durch einen optischen Verstärker für ein WDM, bei dem dieses optische, verstärkende Medium eingesetzt wird, kann die Anzahl der Wellenlängen-Multiplexkanäle in dem WDM erhöht werden. Ferner ist mit einer Laservorrichtung, bei der dieses optische, verstärkende Medium eingesetzt wird, eine Laseroszillation innerhalb eines breiten Wellenlängenbereichs von 1,50 bis 1,59 μm möglich.

Claims

Optisches, verstärkendes Glas, umfassend eine Glasmatrix und dazu zugefügt von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% von Er, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasmatrix im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 20 bis 80, B₂O₃ 0 bis 74,89, SiO₂ 0 bis 79,99, CeO₂ 0,01 bis 10, Li₂O 0 bis 50, TiO₂ 0 bis 50, ZrO₂ 0 bis 50, SnO₂ 0 bis 50, WO₃ 0 bis 30, TeO₂ 0 bis 30, Ga₂O₃ 0 bis 30 und Al₂O₃ 0 bis 10,

mit der Maßgabe, daß die Glasmatrix mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂ enthält.
Optisches, verstärkendes Glas gemäß Anspruch 1, wobei die Glasmatrix im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 20 bis 70, B₂O₃ 0 bis 14,99, SiO₂ 15 bis 79,99 und CeO₂ 0,01 bis 10.
Optisches, verstärkendes Glas gemäß Anspruch 1, wobei die Glasmatrix im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 30 bis 80, B₂O₃ 15 bis 69, SiO₂ 0 bis 50, CeO₂ 0,01 bis 10, Li₂O 0 bis 50, TiO₂ 0 bis 50, ZrO₂ 0 bis 50 und SnO₂ 0 bis 50

mit der Maßgabe, daß der Gesamtgehalt an SiO₂, LiO₂, TiO₂, ZrO₂ und SnO₂ in der Glasmatrix von 0 Mol-% bis 50 Mol-% beträgt.
Optisches, verstärkendes Glas gemäß Anspruch 1, wobei die Glasmatrix im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 25 bis 70, B₂O₃ 0 bis 74,89, SiO₂ 0 bis 74,89, CeO₂ 0,01 bis 10, WO₃ 0 bis 30, TeO₂ 0 bis 30 und Ga₂O₃ 0 bis 30,

mit der Maßgabe, daß in der Glasmatrix der Gesamtgehalt an B₂O₃ und SiO₂ von 5 Mol-% bis 74,89 Mol-% beträgt und der Gesamtgehalt an WO₃, TeO₂ und Ga₂O₃ von 0,1 Mol-% bis 30 Mol-% beträgt.
Optisches, verstärkendes Glas gemäß Anspruch 1, wobei die Glasmatrix im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 25 bis 70, B₂O₃ 0 bis 74,79, SiO₂ 0 bis 74,79, CeO₂ 0,01 bis 10,

WO₃ 0 bis 30, TeO₂ 0 bis 30, Ga₂O₃ 0 bis 30 und Al₂O₃ 0,1 bis 10,

mit der Maßgabe, daß in der Glasmatrix der Gesamtgehalt an B₂O₃ und SiO₂ von 5 Mol-% bis 74,79 Mol-% beträgt und der Gesamtgehalt an WO₃, TeO₂ und Ga₂O₃ von 0,1 Mol-% bis 30 Mol-% beträgt.
Optisches, verstärkendes Medium, umfassend einen Glaskern und eine Glasumhüllung, wobei eine Beziehung von: 0,0005 ≤ (n1 – n2)/n1 ≤ 0,1,worin n₁ und n₂ Brechungsindices des Glaskerns bzw. der Glasumhüllung sind, zu Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm erfüllt wird, und der Glaskern ein optisches, verstärkendes Glas, umfassend eine Glasmatrix und dazu zugefügt von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% an Er ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasmatrix Bi₂O₃ innerhalb eines Bereichs von 20 Mol-% bis 80 Mol-%, mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂ sowie CeO₂ innerhalb eines Bereichs von 0,01 Mol-% bis 10 Mol-% enthält.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 6, wobei der Glaskern ein optisches, verstärkendes Glas, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert, ist.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Glaskern Bi₂O₃ innerhalb eines Bereichs von 20 Mol-% bis 80 Mol-% enthält und die Glasumhüllung mindestens eines von B₂O₃ und SiO₂ enthält.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 8, wobei die Glasumhüllung CeO₂ innerhalb eines Bereichs von 0,01 Mol-% bis 10 Mol-% enthält.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 8, wobei die Glasumhüllung im wesentlichen umfaßt, angegeben in Mol-%: Bi₂O₃ 20 bis 80,

B₂O₃ 0 bis 74,89, SiO₂ 0 bis 79,99, CeO₂ 0,01 bis 10, Li₂O 0 bis 50, TiO₂ 0 bis 50, ZrO₂ 0 bis 50, SnO₂ 0 bis 50, WO₃ 0 bis 30, TeO₂ 0 bis 30, Ga₂O₃ 0 bis 30 und Al₂O₃ 0 bis 30.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 10, wobei der Gesamtgehalt an B₂O₃ und SiO₂ in der Glasumhüllung von 5 Mol-% bis 74,79 Mol-% beträgt.
Optisches, verstärkendes Medium gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Glasumhüllung mindestens eines von Ga₂O₃ und Al₂O₃ in einem Gesamtgehalt von 0,1 Mol-% bis 30 Mol-% enthält.
Harzbeschichtetes, optisches, verstärkendes Medium, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches verstärkendes Medium, wie in einem der Ansprüche 6 bis 12 definiert, mit einem Harz bedeckt ist.